基于复合型阻抗适配器的新能源并网发电系统谐振抑制研究

发布时间：2020-08-17 18:48

【摘要】：近年来以光伏和风电为代表的可再生能源并网发电系统得到了快速的发展,但是其在缓解能源危机的同时也带来诸多的问题。新能源并网发电系统常处于弱电网环境中。由于众多并联逆变器的存在以及电网阻抗的大范围变化,使得新能源并网系统的谐波特征将由过去的特定次谐波为主的特点逐渐呈现为宽频域特征。针对弱电网情况下新能源并网系统的谐振谐波问题,先提出了一种电压型阻抗适配器的抑制方法,并在此基础上进一步优化,提出了一种电压型阻抗适配器和电流型阻抗适配器相结合的复合型阻抗适配器系统的抑制方法。首先本文基于阻抗理论的方法进行建模,并利用诺顿等效电路原理,建立多逆变器并网系统的阻抗模型。然后画出并网系统的三维波特图以及零极点图,详细的分析新能源并网系统中的参数变量对并网系统的谐振特性和稳定性影响。指出了电网阻抗的存在是造成并网系统谐振失稳和谐波放大的关键因素。接着,针对上述存在的弱电网环境下新能源并网系统的谐振问题,目前已有的研究方案是在并网点加入阻抗适配器。本文对比分析了串联型阻抗适配器和并联型阻抗适配器的抑制效果,发现并联型阻抗适配器对并网系统的谐振抑制效果更佳。最后介绍了传统的电流型阻抗适配器控制策略以及其对谐振抑制的效果,但是电流型阻抗适配器在弱电网环境下抑制效果有限。于是本文提出了一种电压型阻抗适配器控制方法。详细的分析了电压型阻抗适配器对弱电网情况下的并网系统谐振和谐波的抑制效果。通过和电流型阻抗适配器进行对比分析,发现电压型阻抗适配器能够很好的抑制弱电网情况下的谐振问题。但是其对高频段的谐振抑制效果欠佳。由于电网阻抗幅值大范围变化,并网系统的谐振和谐波呈现出宽频域的特征。本文进一步提出了一种复合型阻抗适配器系统。复合型阻抗适配器系统是由电流型和电压型阻抗适配器构成,从而实现对新能源并网发电系统中的较宽频域的谐振和谐波进行有效的抑制。最后,为了进一步的验证上述提出的阻抗适配器控制方案的有效性和准确性,通过在Matlab/Simulink仿真软件中搭建仿真模型进行验证。然后搭建了基于RT-Lab的硬件在环实验平台,并进行试验验证。实验结果表明,本文提出的复合型阻抗适配器系统控制方法是有效和可行的。能够有效的抑制并网发电系统的谐振、谐波并增强并网发电系统的稳定性。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM464
【图文】：

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第一章绪论第一章绪论1.1 研究背景及意义进人 21 世纪以来，伴随着世界经济快速增长、全球能化石能源紧缺以及环境污染等问题日益严重，加快开发和提高可再生能源的利用效率已经得到普遍的认同。目前，全球能源发展进入新阶段，能源投资规划的重心向绿色清洁可再生能源转移，推动全球绿色新能源发电装机容量持续增长，绿色新能源发电已然成为全球发电的重要力量[1-2]。

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图 1.2 全球主要国家太阳能发电量占比Fig 1.2 Proportion of solar power generation in major countries业关系着国民经济的发展，当前我国经济持续快速的发展益增长[4]。可再生能源目前已经成为我国能源建设的关注国电力工业发展快速，电力基础建设规模不断扩大，能源尤其是新能源发电发展明显加快。“十三五” 规划中再再生能源，并首次提出了“建设清洁低碳、安全高效的现代电为代表的可再生能源并网发电系统得到了快速的发展，。新能源并网发电系统的规模也越来越大,渗透率越来越高电系统的快速发展在缓解能源危机的同时也带来了诸如点谐波放大的问题[7]。发利用可再生能源的主要方式是分布式并网发电[8]，然而分布在偏远地区。因此，分布式发电网络为了将生产的电能、长距离输电线路中不可忽略的分布参数形成的等效电网

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图 1.3 新能源并网系统中加入阻抗适配器Fig 1.3 Adding an active damper to the new energy grid-connected system[57]提出了串联阻抗适配器弥补了并联型的不足，但由于省略法应用在功率较大的并网系统中。文献[58]文提出了一种统一并联结构和串联结构的阻抗适配器相结合的方法，相较于传统器，其可以有效的抑制由电网背景噪声引起的谐波放大。文献联的电压型阻抗适配器，针对弱点网情况下的新能源并网发电的有源阻尼器，电压型阻抗适配器更容易虚拟出较小的谐波阻源并网发电系统的谐波、谐振抑制效果更佳。的阻抗适配器方法，对特定情况下的并网发电系统谐振、谐波效果，但是当处于弱电网环境下，尤其是电网阻抗值发生大范很难维持稳定。针对上述这种情况，我们需要探索更加有效的抗适配器方法。主要研究内容

【参考文献】